3대 대체에너지 기술개발 박차

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입력 : 2007.01.17 09:21
기자명 By. 충청신문/ 기자

우리나라는 경제규모면에서 세계 10위권을 넘볼 정도로 덩치가 커졌지만, 늘 불안한 면모를 감추지 못하는 취약점을 가지고 있다는 것이 전문가들의 지적이다. 그 가운데 가장 먼저 꼽히는 부문이 다름 아닌 에너지 빈국이라는 약점이다.

경제적으로 대외의존도가 높은 우리나라는 수출을 하지 않으면 국가경제를 지탱할 수가 없다. 해외에서 각종 자재를 수입해서 보유한 기술로 제품을 만들어 다시 해외시장에 내다 팔아야 하는 일을 반복해야 하는 것이다.

문제는 우리가 가지고 있는 것은 기술과 자본뿐이고 자재와 공장을 움직이게 하는 동력에너지는 수입에 의존해야 한다는 점이다. 가장 많이 의존하는 에너지원인 석유는 전량 해외에서 들여와야 한다. 그로인해 국제유가의 등락에 수출산업 전체가 일희일비하는 일이 일상화가 되다시피 했다.

따라서 석유를 대신할 대체에너지원 확보를 위한 치열한 연구는 당명한 과제로 꼽히고 있으며, 이는 우리나라뿐만 아니라 세계 각국의 비상한 관심사가 된지 오래다.

3대 에너지 핵심기술연구사업 진행

지난해 8월 국가 최고의 에너지관련 전문연구기관으로 꼽히는 한국에너지기술연구원(원장 최익수)에서 국내 최초로 수소충전소 준공식이 있었다. 이 현장 생산형 수소 충전소는 2년 6개월에 걸친 연구개발 끝에 얻은 성과물로 천연가스를 이용해서 수소를 생산하고 수소의 압축과 저장, 충전이 한 자리에서 이루어지는 시스템으로 이루어져 있다.

이 충전소에서는 하루에 승용차 5대가 가동할 수 있는 수소를 충전하는 정도의 규모로 향후 도래할 수소경제시대의 시범모델을 보여줬다는 점에서 관심을 모았다.

한국에너지기술연구원이 국내최초로 건립한 수소충전소.

에너지기술연구원의 대표적인 연구 사업의 초점은 향후 우리나라가 쓸 대체에너지기술개발에 맞춰져 있다. 수소충전소 준공도 그 일환의 하나이다. ▷수소·연료전지기술(Hy-Drive) ▷석탄합성석유 생산기술(Cosoline) ▷해상풍력 발전기술(SeaWind) 연구가 에너지기술연구원의 대표적 사업.

수소-연료전지분야 연구는 이른바 수소경제시대를 여는 주요연구과제로 각국이 경쟁적으로 연구에 몰두하고 있는 테마이기도 하다. 따라서 고부가가치의 고유기술력 확보를 위해 관련된 연구를 하고 있다.

세부적으로는 고분자전해질 연료전지 핵심 원천기술 개발과 수소·연료전지 통합 응용기술 개발, 연료전지 버스 개발 및 실증에 초점을 맞추고 연구를 진행 중이다.

세부과제에 따라 연구원의 기본사업과 산자부와 과기부의 지원 하에 지난 2004년부터 오는 2011년까지 총 250억 원의 자금으로 연구를 진행하고 있다.

예상되는 성과물로는 고성능 저가 MEA(Membrane electrode assembly) 및 분리판 설계-제작 원천기술 확보를 비롯해서 고온 고분자전해질 연료전지용 원천소재 및 스택기술 개발, 20N㎥/hr급 천연가스 수증기 개질 수소스테이션 구축과 실증 그리고 100kw급 연료전지 버스 제작 및 운전제어기술 확보 등을 기대하고 있다.

현재 연구원의 핵심역량은 지난 1996년부터 10년 이상 국내 고분자전해질 연료전지 선두그룹 역할을 담당하고 있고, 독자적인 기반기술을 확보하고 있다. 또한 재생에너지 분야의 협조체제를 유지하고 있어 수소사회를 대비한 유기적 협력 기반을 보유하고 있다는 평가를 받고 있다.

아울러 핵심기술연구센터 운영 등 여러 정부과제 수행을 통해 고분자 전해질 연료전지 기술과 관련된 세계적 수준의 인프라를 구축하고 있다. 또 고분자막, 촉매, MEA 등의 원천기술과 가정용, 휴대용, 자동차용 연료전지 등의 다양한 응용시스템 개발경험도 보유하고 있다.

그밖에 총 11개국 35개 기관과 연료전지 및 재생에너지 관련 MOU 체결로 국제적 기술개발 네트워크를 구축하고 있다. 이에 따라 우리나라는 오는 2015년경 일부분을 제외하고 선진국 최고수준에 육박할 것으로 내다보고 있다.

수소·연료전지의 국내외 시장 규모는 물량 면에서 국내의 경우 오는 2008~2012년까지 가정용 1만호 보급과 분산형전원 43MW, 이후 2012년부터는 3만호 보급과 110MW급 분산형전원이 보급될 전망이다. 외국의 경우는 1만2000~2만2000MW 정도가 예상된다.

산업규모면에서는 연료전지의 경우 4.8억 달러, 중소형 수소사용산업의 경우 연 10만 톤(1.8억 달러)가량의 국내시장일부대체 효과가 가능하고, 2010년경에는 세계적으로 100억 달러의 시장규모가 될 것으로 내다보고 있다.

석탄 가스화로 경제적인 합성석유 생산

연구원의 또 다른 대표적 사업으로 석탄합성석유 생산기술연구를 꼽을 수 있다. 석탄을 가스화하여 석탄합성석유를 생산하는 국산 석탄간접액화 통합공정 개발이 목표.

제주도 월령지역의 신재생에너지 시범단지
1단계로 올해부터 오는 2011년까지 하루에 10톤 가스화 및 20배럴의 합성석유를 생산한다는 것이다. 최종목표연도인 오는 2016년에는 하루 2500톤을 가스화하고 5000배럴을 생산할 수 있는 국산 통합공정건설을 가동한다는 것.

이 공정의 핵심기술은 석탄을 가스화 하는 기술과 정제기술, 소재개발-실증플랜트 운전기술로 분류된다. 에너지기술연구원은 이미 석탄에너지 관련 국내 최고기술을 보유하고 있는 유일한 연구기관으로 정평이 나있다.

따라서 핵심기술을 모두 보유하고 있으며 전문가 그룹구성도 완료돼 있다. 이미 보유하고 있는 원천기술로도 국산기술 상용화가 가능하다는 판단이다. 나아가 국산 통합시스템의 해외수출도 어렵지 않다는 것. 따라서 배타적 기술권보유가 가능하고 정부출연연의 목표인 공공성과 시장성 등 모두가 만족한 상태라는 판단이다.

석유자원의 한계를 걱정할 단계인 2030년경 국내 액화공장 수요는 약 15조원에 달할 것으로 예상하고 있고, 전 세계시장규모는 약 115조 원 가량일 것으로 내다보고 있다. 한국에너지기술연구원의 기술적 우위가 에너지자원 빈국인 우리나라의 취약점을 크게 보완해 줄 수 있는 부문이라는 기대를 갖게 하는 야심 찬 프로젝트로 꼽히고 있다.

또 하나의 대표적인 연구 사업으로 해상풍력발전 기술개발을 들 수 있다. 바닷바람을 이용한 에너지 생산기술이다. 이는 육상풍력발전 보급 한계를 고려한 해상풍력발전 핵심원천기술개발에 초점을 맞추고 있다.

구체적으로 풍력발전기 블레이드 설계 및 제작기술개발과 최적운전-제어기술개발, 발전단지 조성내지 운영 최적화기술이 목표. 현재 해상풍력 실증단지 조성사업과 저풍속형 풍력발전기 소형 블레이드 개발이 진행 중이다. 올해부터 오는 2012년까지가 목표연도.

이미 풍력분야의 경우 실증단지(제주 월정)와 성능평가기지 등 국내 최고의 인프라를 구축했고, 20여 년간의 연구 및 운전경험을 통해 최고 전문가 집단과 노하우를 확보하고 있다. 따라서 기존 수행사업과의 연계를 통해 시너지 효과에 의한 연구효율성 극대화가 가능하다는 평가이다.

오는 2012년에는 풍력에너지 보급목표 중 30%는 해상풍력 대체시 165MW 발전이 가능하고 국내 산업규모는 약 2억5000 달러가 예상된다. 외국의 경우는 2008년에 1만MW, 2010년에는 150억 달러의 시장규모가 될 것이라는 계산이다.